Tanah yang sehat dipenuhi bakteri, jamur, virus, dan mikroorganisme lain yang membantu menyimpan karbon dan menangkis penyakit tanaman.
Gambar melalui Shutterstock.
oleh Matthew Wallenstein, Universitas Negeri Colorado
Tanah kita dalam kesulitan. Selama seabad terakhir, kami telah melecehkan mereka dengan membajak, mengolah, dan terlalu banyak pupuk.
Apa yang oleh banyak orang dianggap sebagai "hanya kotoran" sebenarnya adalah campuran yang sangat kompleks dari mineral yang berasal dari batuan, bahan organik yang berasal dari tumbuhan, nutrisi yang terlarut, gas dan jaringan makanan yang kaya organisme yang berinteraksi.
Dengan membajak dan melampaui batas, kami telah meningkatkan erosi pada lahan pertanian 10 hingga 100 kali lipat dari laju alami. Hanya dalam beberapa dekade terakhir, kita mungkin telah kehilangan sekitar setengah dari lapisan atas tanah yang dihasilkan oleh proses alami selama ribuan tahun di sabuk jagung A.S.
Tanah lapisan atas kaya akan bahan organik tanah - bahan sepon gelap yang terbentuk dari tumbuhan dan jaringan hewan yang terurai. Bahan organik tanah sangat penting: Ini membantu tanah menahan air dan unsur hara serta mendukung mikroba tanah yang mendaur ulang unsur hara. Hilangnya bahan organik tanah telah membuat banyak pertanian semakin bergantung pada pupuk, pestisida, dan herbisida.
Banyak penelitian baru-baru ini berfokus pada menambahkan bahan organik kembali ke tanah untuk memulihkannya. Ini adalah strategi penting, tetapi saya percaya kita juga harus bertujuan untuk meningkatkan mikroba yang bertanggung jawab untuk pembentukan tanah. Saya adalah bagian dari tim peneliti yang mendemonstrasikan dalam penelitian tahun 2015 bahwa menambahkan mikroba yang efisien ke tanah dapat meningkatkan persentase karbon tanaman yang ditransformasikan menjadi tanah. Penelitian baru menunjukkan bahwa dengan memupuk microbiome tanah yang efisien dan aktif, kita dapat mempercepat regenerasi tanah jauh melampaui tingkat khas yang terlihat di alam.
Mikroba melakukan fungsi penting dalam jaring makanan tanah, seperti penguraian bahan organik, nutrisi bersepeda, dan memperbaiki struktur tanah. Gambar melalui USDA NRCS.
Dibutuhkan desa untuk membuat tanah yang sehat
Tanah alami tumbuh subur dengan kehidupan. Mereka mengandung keanekaragaman bakteri mikroskopis, jamur, virus dan organisme lain yang luar biasa. Segenggam tanah saja bisa berisi puluhan ribu spesies berbeda.
Mikroba ini berinteraksi erat satu sama lain, membentuk jaringan yang kompleks. Mereka berkomunikasi dengan sinyal kimia. Mereka bekerja bersama untuk memecah bahan organik yang kompleks, termasuk tanaman dan hewan mati. Mereka sering bekerja dalam tim untuk menyelesaikan proses biokimia, seperti mengubah nitrogen dari gas inert ke bentuk yang dapat digunakan tanaman, dan mendaur ulangnya dari bahan tanaman yang mati kembali ke bentuk terlarut.
Dalam tanah yang sehat, bahan organik dilindungi dari dekomposisi di dalam rumpun tanah yang disebut agregat. Tapi mengolah agregat menghancurkan, membuka karbon mereka dan memungkinkan mikroba dan fauna tanah untuk menyerang itu.
Komponen bahan organik tanah. Gambar melalui USDA NRCS.
Ini menciptakan pesta sementara untuk mikroba tanah, tetapi pada akhirnya mereka menghabiskan persediaan makanan mereka dan mati. Tanpa komunitas mikroba yang sehat, nutrisi tidak lagi didaur ulang, hama oportunistik dapat menyerang dan petani semakin bergantung pada bahan kimia untuk menggantikan fungsi tanah biologis.
Menghidupkan kembali tanah pertanian
Degradasi tanah adalah masalah kritis karena mengancam kemampuan kita untuk menghasilkan cukup makanan sehat untuk populasi manusia yang terus bertambah dan berkontribusi terhadap perubahan iklim. Sebagai tanggapan, perusahaan besar, organisasi nirlaba, ilmuwan, dan lembaga pemerintah bekerja sama untuk memulihkan kesehatan tanah.
Sebagai contoh, General Mills bekerja dengan Nature Conservancy dan Soil Health Institute untuk mendorong praktik pertanian yang mulai membangun kembali tanah.
Langkah pertama untuk meningkatkan kesehatan tanah adalah menghentikan pendarahan. Alih-alih meninggalkan ladang tandus di antara tanaman, yang menyebabkan erosi, petani semakin menanam tanaman penutup seperti rumput gandum, gandum dan alfalfa. Mereka juga mengganti penggilingan intensif dengan praktik larangan tanam untuk mencegah kerusakan struktur tanah.
Bahan organik tanah mengandung lebih dari 50 persen karbon. Secara global, tanah mengandung lebih banyak karbon daripada gabungan tanaman dan atmosfer. Kehilangan bahan organik kaya karbon dari tanah melepaskan karbon dioksida, gas rumah kaca, yang dapat mempercepat pemanasan iklim. Tetapi dengan meregenerasi tanah kita, kita dapat menyerap lebih banyak karbon di bawah tanah dan memperlambat pemanasan iklim.
Selain melindungi tanah, tanaman penutup mengambil karbon dari atmosfer saat mereka tumbuh dan menyalurkannya ke tanah. Tidak seperti tanaman komersial yang dipanen dan dikeluarkan dari tanah, tanaman penutup dibiarkan terurai dan berkontribusi pada pembentukan tanah.
Meningkatkan pasokan karbon tanaman dengan cara ini merupakan langkah pertama yang penting dalam membangun kembali karbon tanah. Tetapi penelitian baru menunjukkan bahwa itu mungkin tidak cukup.
Paradigma baru pembentukan tanah
Kami dulu berpikir bahwa bahan organik tanah terbentuk dari sisa tanaman yang sulit terdegradasi. Seiring waktu, kami berpikir bahwa partikel tanaman ini berubah secara kimia menjadi apa yang disebut humus - bahan yang gelap dan tahan lama tersisa ketika tanaman dan hewan mati membusuk. Pandangan ini menunjukkan bahwa kunci untuk membangun tanah adalah memasukkan banyak material tanaman mati ke tanah.
Namun, baru-baru ini, kemajuan teknologi telah mengubah pemahaman kita tentang pembentukan tanah. Sekarang ada bukti kuat bahwa bentuk karbon tanah yang paling persisten dibentuk terutama dari jasad mikroba mati dan bukan dari bagian tanaman sisa. Sebagian besar karbon tanah tua tampaknya telah mengalami dekomposisi mikroba. Sementara tanaman adalah sumber asli karbon untuk tanah, mikroba mengendalikan nasibnya dengan menggunakannya sebagai makanan, sehingga memastikan bahwa setidaknya sebagian dari itu akan tetap ada di tanah.
Petani Dakota Utara, Gabe Brown menjelaskan cara-cara untuk meningkatkan kesehatan tanah, termasuk mengandalkan aksi mikroba.
Memberi makan tanah dengan memberi makan mikroba
Mikroba dapat mengambil senyawa sederhana seperti gula dan mengubahnya menjadi ribuan molekul kompleks yang ditemukan di tanah. Ketika mikroba memecah materi tanaman, mereka menggunakan beberapa bahan yang mereka konsumsi untuk membangun biomassa baru - yaitu, untuk mendorong pertumbuhan mereka sendiri - dan menghembuskan sisanya sebagai karbon dioksida. Efisiensi yang mereka ciptakan biomassa baru sangat bervariasi. Beberapa mikroba seperti gulma: Mereka tumbuh dengan cepat di lingkungan yang kaya makanan, tetapi pemakan ceroboh dan membuang banyak dari apa yang mereka konsumsi. Yang lain tumbuh lambat tetapi kuat, hanya menyia-nyiakan sedikit dan mampu bertahan hidup saat kelaparan atau stres.
Untuk memaksimalkan proporsi karbon tanaman yang ditransformasikan menjadi bahan organik tanah, kita harus bertujuan untuk mendukung dan meningkatkan mikrobioma tanah yang dengan cepat dan efisien mengubah bahan tanaman yang mati menjadi bahan organik tanah. Tanah yang sehat juga harus mengandung mikrobioma yang membantu mencegah penyakit, siklus nutrisi dan membantu mengurangi stres tanaman.
Matthew Wallenstein, Profesor dan Direktur Asosiasi, Pusat Inovasi untuk Pertanian Berkelanjutan, Universitas Negeri Colorado
Artikel ini awalnya diterbitkan di The Conversation. Baca artikel aslinya.